Každý jachtař zná vlhký kašel vznětového motoru a štiplavý zápach jeho výfuku. Pro některé je to znamení, že začíná dobrodružství, pro jiné je to ujištění, že na palubě lodi je vše v pořádku. Tradiční motor je možná nejdůležitějším bezpečnostním prvkem vaší lodi, ale jeho dny mohou být sečteny.
Přichází elektrická revoluce v plachtění – a přestože se ukazuje, že zavádění v námořním sektoru je mnohem pomalejší než v automobilovém světě na pevnině, dochází k pokroku.
Trh je stále relativně malý. Jasná jednička na trhu Torqeedo měla v loňském roce tržby ve výši 25 milionů eur, z čehož většina připadala na trajekty a kompaktní závěsné motory. Nabízí také řadu motorů saildrive a pod drive pro jachty o výtlaku od 2 do 50 tun, tedy zhruba 20-60 stop délky.
Jachtaři se však prosazují pomalu, a to z jednoho dobrého důvodu: pokud se chystáte přeplout oceán nebo se vydat do náročných podmínek na moři, spoléháte se na to, že vám motor pomůže uniknout nebezpečí nebo se prokousat špatnými podmínkami – někdy i několik dní v kuse.
Oceanvolt řady AXC je modulární systém hřídelového pohonu (10 kW až 40 kW), který se vejde na místo tradičního dieselového motoru
I se současnou úrodou pokročilých lithium-iontových lodních baterií se dojezd elektrického systému měří na desítky mil, nikoli na stovky. Takže 35stopý jednotrupý člun s 10kWh lithiovou baterií (čtyři jednotky o celkové hmotnosti 96 kg) by měl dojezd pouhých 24 námořních mil při rychlosti 3,8 uzlu nebo méně než 16 námořních mil při plném plynu.
Vezmeme-li v úvahu neuvěřitelné plýtvání spalovacími motory, které ve formě tepla a hluku odvádějí více energie, než kolik jí poskytnou na pohon, je nafta stále desetkrát energeticky vydatnější než baterie.
Plně karbonová luxusní jednodenní plachetnice Yamila používá elektrický saildrive systém Oceanvolt SD8 o výkonu 8 kW. Pozn. překl: Tobiáš Stoerkle
„Když se podíváte na modré křižníky, samozřejmě budete mít diesel,“ říká zakladatel a generální ředitel společnosti Torqeedo, Dr. Christoph Ballin. „A je správné, že málokterý pobřežní jachtař se rozhodne pro čistě elektrický pohon.“
To však neznamená, že by o elektrický pohon nebyl mezi křižníky zájem – zdaleka tomu tak není. Běžnější cestou pro „normální“ jachtaře bude kombinace dieselu a elektřiny v hybridním plachetním systému.
Při tomto modelu je motor nahrazen elektromotorem, který je napojen na banku lithiových baterií. Ty lze nabíjet pomocí hydrogenerace – kdy se rychlostí pod plachtou otáčí vrtule a vrací náboj do baterií – a solární nebo větrné energie. Pokud je však zapotřebí delšího provozu, dodává elektřinu samostatný stejnosměrný generátor, který lze nainstalovat kdekoli na palubě.
Takové uspořádání doporučuje finská společnost Oceanvolt, která se zaměřila na trh cestovních plachetnic s řadou hřídelových a plachtových motorů od 3. generace.7 kW až 15 kW (zhruba 10 až 45 koní v přepočtu na dieselové motory).
„V případě křižníku na cestu kolem světa doporučujeme hybridní systém se záložní elektrocentrálou pro podporu nepřetržitého pohonu v případě potřeby,“ říká generální ředitel společnosti Oceanvolt Markus Mustelin. „Regenerační vrtule, která se během plavby otáčí a dobíjí baterie (obětuje 0,2-0,4 uzlu v závislosti na lodi a podmínkách), umožňuje být téměř nezávislý na elektrocentrále a používat ji pouze jako zálohu.“
Ipswichská společnost Spirit Yachts, která staví moderní klasické lodě, zahájila stavbu svého dosud největšího projektu, 34m šalupy Spirit 111….
Průkopník elektrického pohonu Torqeedo dnes (15. listopadu) získal největší letošní cenu za lodní zařízení – za…
Tento systém má tu výhodu, že generátor je potřeba pouze při delších plavbách, takže loď stále tiše manévruje v přístavech a kotvištích i mimo ně.
A dobře navržený a správně dimenzovaný generátor je při přeměně nafty na elektřinu mnohem účinnější než motor, který k tomu nebyl původně navržen. Někteří jachtaři se rozhodnou pro řadový hybridní systém, jaký nabízí například společnost Hybrid-Marine, který se přišroubuje ke stávajícímu dieselu.
Tyto systémy se snadněji modernizují a mají mnoho stejných vlastností jako plně hybridní systém, ale jejich nevýhodou je, že motor je stále ukrytý někde uprostřed lodi.
Elektromagnetismus
Dosud se většina obchodů realizovala prostřednictvím modernizace stávajících jachet. Stále více výrobců jachet se však snaží zařadit elektrický pohon jako originální vybavení. Třetí největší výrobce lodí na světě, Hanse Yachts, je zřejmě nejpokročilejší – nabízí svou základní loď Hanse 315 s možností elektrického pohonu kormidla.
Systém zabírá méně místa než standardní diesel, je mnohem tišší a bez vibrací a emisí. Hanse však přiznává, že jeho přijetí bylo zklamáním.
Tato technologie se setkala s větším zájmem mezi jezerními jachtaři. Mladá inovativní německá značka Bente montuje motory Torqeedo do svého úspěšného 24stopého modelu, původně určeného pro německá „zelená jezera“.
Blíže k domovu se specialista na čluny RS Sailing rozhodl namontovat do svého nového kýlového člunu RS21 zatahovací elektrický pohon. Systém, který již byl pokřtěn jako „neviditelný genakr“, je založen na závěsném motoru Travel 1003 společnosti Torqeedo.
Velké závodní lodě také přilákalo lákadlo nízké hmotnosti pohonu. Stačí se podívat na Malizii, loď IMOCA 60 připravovanou na Vendée Globe 2020 s lehkým systémem Torqeedo.
„Bezemisní plavba kolem světa v závodních podmínkách, při současné výrobě vlastní energie, je naprosto inspirativní koncept,“ řekl kapitán lodi Malizia Boris Herrmann.
Elektrický pohon je úspěšný i v luxusní části trhu, kde lithium-iontové baterie tvoří menší část celkových nákladů lodi. Padesátistopý katamarán Privilege 5 a karbonová loď Gunboat 60 byly vybaveny sadou Torqeedo, zatímco Oceanvolt se objevuje na lodi Swan 57 a celokarbonové lodi Agile 42.
Přehled pohonného systému Torqeedo Deep Blue instalovaného na lodi Gunboat Moonwave
Katamarán Gunboat Moonwave má dva 25kW saildrivy Deep Blue, oba schopné regenerace pod plachtami. Na palubě je stále generátor, který prodlužuje dojezd baterií na moři, ale „generátor už nepoužívají – je jen pro případ nouze,“ říká Ballin z Torqeedo.
Spirit Yachts také navrhuje elektrický pohon do své vlajkové lodi Spirit 111, která má být spuštěna na vodu letos v létě. Se čtyřmi velkými 40kW lithiovými bateriemi na palubě a 100kW motorem bude jachta schopna fungovat v tichosti po celé hodiny, ačkoli má také 100kW výkon dieselového generátoru.
„Skutečný důraz není kladen na pohon,“ vysvětluje ředitel společnosti Spirit Nigel Stuart, „ale na to, aby vše fungovalo v souladu, od vybavení kuchyně a teplé vody až po topení, klimatizaci, hydrauliku atd.“. Britská loděnice také staví 65stopý člun využívající hybridní technologii Oceanvolt a nový 44stopý člun, který je čistě elektrický.
S závodními loděmi na jedné straně a špičkovými křižníky na straně druhé existuje něco jako mezera uprostřed. Jak Torqeedo samo přiznává, na cestovní jachtaře se elektrická revoluce příliš nezaměřovala, ale to se brzy změní. „S plachtěním jsme začali trochu pozdě,“ přiznává Ballin, „ale v příštích pěti až osmi letech se bude řešit ve velkém.“
Plně integrovaný elektrický pohon bude pohánět novou 111stopou vlajkovou loď Spirit Yachts
Co to vlastně znamená? No, v první řadě to znamená integraci systému. Pokud vám to nezní převratně, pak si představte uspořádání na palubě, kde solární panely, hydrogenerátory, baterie, generátory a motory hladce spolupracují, aby jachtu nepřetržitě zásobovaly dostatečným množstvím energie. „To je to, za co jsou lidé ochotni platit: dostatek energie s vytápěním nebo klimatizací přes noc,“ říká Ballin.
Budoucnost hybridních plachetnic
V blízké budoucnosti plánuje společnost Torqeedo nový stejnosměrný generátor s prodlouženým dojezdem určený speciálně pro hybridní plachetnice. Její stávající jednotka je vyrobena společností WhisperPower a poskytuje výkon 25 kW, což je pro lodě využívající systém pohonu pod příliš velký výkon.
Generátor bude navržen tak, aby pracoval při optimálních otáčkách, zatímco chytrá konverze stejnosměrného proudu na stejnosměrný proud oddělí napětí baterie od nabíjecího napětí, což zajistí mnohem vyšší účinnost.
U lodí, stejně jako u automobilů, se průlom, který bude mít zásadní význam, týká kapacity baterie. Dokud se dojezd na elektřinu nevyrovná dojezdu na naftu, bude mnoho skeptiků. A to se podle Ballina pravděpodobně nestane dříve než za deset let.
„Teoreticky se v laboratořích testovaly baterie, které jsou desetkrát účinnější než lithiové,“ vysvětluje. „A pokud se to podaří, pak je s benzínem konec. Ale my se snažíme skloubit dlouhodobou vizi s krátkodobým myšlením.“
Zatím převládá technologie založená na lithium-manganu a kobaltu, která se díky neustálému vývoji každý rok zlepšuje o 5-8 %. Například společnost BMW právě oznámila, že její baterie nové generace i3, kterou používá systém Deep Blue společnosti Torqeedo, bude schopna pojmout 40 kWh energie – což je nárůst o 33 % při stejné velikosti, hmotnosti a téměř stejné ceně.
Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive je vhodný pro malé jachty do 4 tun – lze také namontovat sklopnou vrtuli
Další oblast vývoje se týká vrtule. Většina cestovních systémů používá skládací nebo pérovou vrtuli určenou pro dieselové motory. Vlastní výzkum společnosti Torqeedo však ukazuje, že trvale vysoký točivý moment elektromotoru nejlépe využijí vrtule s proměnným stoupáním.
A přesto právě společnost Oceanvolt řeší tento problém speciálně pro elektromotory svým systémem Servo Prop, o kterém tvrdí, že je o 30 % účinnější vpředu, o 100 % lepší vzadu a o 300 % účinnější v režimu rekuperace.
Oceanvolt uvádí, že tato vrtule dokáže do baterií čerpat přibližně 500 W při rychlosti pouhých 5 uzlů, což je průměrné tempo 30stopého monohulánu. Při rychlosti 6 uzlů se tato hodnota zvýší na přibližně 800 W a při velmi přijatelné rychlosti 7 uzlů pro větší oceánský křižník získáte 1,2 kW.
„Nová technologie může v počáteční fázi růstu jen zřídka konkurovat cenou zavedené technologii,“ říká Mustelin. „To jsme však již překonali a dnes jsou elektrické systémy nabízeny za poměrně konkurenceschopnou cenu. Když k tomu připočtete fakt, že elektrický systém je téměř bez servisu, celkové náklady na vlastnictví se obracejí ve prospěch elektrického pohonu.“
Možná je tedy neuslyšíte oslovovat, ale očekávejte, že s pokračující revolucí bude na vodě stále více lodí poháněných elektřinou.
Otázka točivého momentu
Klíčová část životaschopnosti elektrického pohonu spočívá v představě, že menší motor může vykonat stejnou práci jako větší diesel. To má dva prvky. Za prvé, vznětový motor není účinným měničem chemické energie na tah a vytváří při tom velké množství tepla a hluku. Za druhé, charakteristiky točivého momentu elektrického motoru jsou mnohem lepší než u dieselu.
Mustelin tvrdí, že 10kW motor Oceanvolt „snadno překonává“ 30hp diesel. „Obvykle bude maximální rychlost lodi o něco nižší (0,5kt-1,0kt) než u srovnatelného dieselového motoru, ale zároveň bude loď díky vyššímu točivému momentu lépe udržovat rychlost na silném moři a při protivětru. Manévrovatelnost je mnohem lepší ve stísněných prostorách přístavu.“
To proto, že spalovací motory dosahují maximálního výkonu (a maximálního točivého momentu) pouze v malém rozsahu rychlostí. Točivý moment je měřítkem výkonu při otáčení – v případě lodi u lodního šroubu.
Vznětový motor dosahuje optimálního točivého momentu v rozmezí 1 800-2 000 otáček za minutu, zatímco elektromotory jej dosahují od 0 do přibližně 2 000 otáček za minutu. To umožňuje elektromotorům používat vrtule s vyšší účinností, které jsou štíhlejší a mají strmější sklon.
Motorový pohon:
Potřeboval roky vývoje a více než 10 milionů dolarů finančních prostředků, ale renomovaný odborník na lodní systémy Nigel Calder pomohl navrhnout alternátor tak výkonný, že eliminuje potřebu generátoru na palubě.
Při montáži na motor, na druhou pozici alternátoru, může Integrel produkovat pětkrát až desetkrát vyšší výkon. Za systémem sedí nejméně 10 kWh olověných baterií (lithiové jsou také volitelnou možností) a nabíječky a střídače Victron.
„Pokud vytočíte motor, bude nabíjet baterie; pokud pojedete s motorem na neutrál, pozná, že je v režimu autonomního generátoru, a přepne na tento algoritmus,“ vysvětluje Calder. „Bude to pravděpodobně levnější než instalace generátoru a odpadá problém s průchozími trupy, chladicími okruhy, dlouhými provozními hodinami a údržbou.“
Systém umožňuje provozovat na palubě nejrůznější vymoženosti, které by normálně vyžadovaly generátor: od teplé vody na vyžádání po kávovary a mrazáky. „Upřímně věříme, že tento systém nahradí generátory téměř na všech lodích, které v současné době mají nebo by chtěly mít generátor,“
dodává Calder.
Při zařazeném stupni a nízkých otáčkách motoru testy ukázaly, že Integrel dokáže vyrobit přibližně 2 kW výkonu, aniž by se zvýšila spotřeba paliva nebo snížila rychlost – jednoduše se využije nevyužitá kapacita motoru. To znamená, že bude fungovat se stávajícím motorem jachty – není třeba jej předimenzovávat – a byl již úspěšně instalován na novou jachtu Southerly 480, Malo 46 a podobně velkou loď Hallberg-Rassy.
Případová studie: Dufour 382 Alcyone
Jachta Alcyone, postavená společností Dufour v roce 2016, byla okamžitě profesionálně dovybavena saildrive motorem Oceanvolt SD15, který je napájen 14kWh lithiovou baterií. Majitelé Michael Melling a Diana Kolpaková také specifikovali stejnosměrný generátor o kapacitě 8kWh pro prodloužení dojezdu. Vybavení stálo 30 600 eur za motor a bateriový systém plus dalších 13 744 eur za generátor a náklady na instalaci se pohybovaly kolem 8 000 eur.
Loď si pronajímají poblíž Vancouveru za účelem průzkumu Desolation Sound a okolí, kde je výhodou tichý a čistý pohon. „Nic nekazí radost z plavby – nebo odlehlého kotviště – víc než hluk a zápach dieselových motorů,“ vysvětlují. „Instalace systému Oceanvolt na naší nové lodi nás toho zbavila. Je to cesta budoucnosti.“
Manažerka charterových společností Merion Martinová uvedla, že přestavba byla oblíbená i u zákazníků, kteří se rozhodli pro pronájem lodí, a dodala: „Hlavní výhodou systému je, že během týdenního pronájmu spotřebuje trvale přibližně o 40 % méně paliva než standardní dieselový motor. Na pochopení systému řízení spotřeby je však třeba si zvyknout a díky mnoha součástkám, které systém obsahuje, může být řešení problémů náročné.“
Pokud se vám to líbilo….
Yachting World je přední mezinárodní časopis pro křižníky na modrých vodách a námořníky na moři. Každý měsíc přinášíme praktické články, které vám pomohou naplánovat a připravit se na uskutečnění vašich jachtařských snů.Rozšiřujte své znalosti měsíc po měsíci díky předplatnému, které vám bude doručeno až domů – a to se slevou oproti obálkové ceně. Podívejte se na naše nejnovější nabídky.